控制硐室爆破飞石安全问题措施探讨.pdf

第 “ 卷第 期 ““ 年 月 爆破 “6.,; 7.;.13 851*/9 “ 97 79A,B9C ’D E,’B-9,7-,B，FG97165,13, 2,BG,B ’D -’7’978 , DC’-H 97 , -’C’, IB978 , J9B-GBB,J 3, ;’I,2 ’D , DC’-H 97 , -’C’, IB978 9B DD,-,J IC , 2,BG,2,7，, 8,’’89- -’7J99’7，, 78,2,7 ’D , -’C’, ’,， , ;2K ,,B ’D , -’C’, IB978， , -8978 7J , ;G88978 ， ,- 3; .6-’C’, IB978；DC’-H；-’G7,2,BG,B ’D BD,C 收稿日期 ““ . “L . 作者简介 万希岭 （L4“ . ） ， 男； 武汉 中国地质大学工程学院副教 授 硐室爆破由于其一次爆破方量大， 施工速度快， 设备投入少， 工期短、 成本低、 经济和社会效益显著 等特点得到广泛应用。但硐室爆破一次起爆的药量 很大， 一旦控制措施不力， 会造成相当大的危害。硐 室爆破的成功与否直接与起爆网路的可靠性和施工 安全措施等问题紧密相关 ［］ 。硐室爆破的环境安全 问题主要包括由硐室爆破所产生的各种即时危害 （包括爆破震动、 个别飞石、 空气冲击波、 有毒有害气 体、 噪声、 涌浪等） 和由硐室爆破所产生的远期危害 问题 （如边坡不稳定、 滑坡、 泥石流、 地基下沉等， 以 及对生态环境所产生的不良影响） ［］ 。硐室爆破所 产生的即时危害中个别飞石所产生的危害和影响最 大。进行大爆破时划定的安全警戒范围， 一般是以 个别飞石的作用范围而定。 硐室爆破个别飞石是爆破时从岩体表面射出并 飞越很远的个别碎块， 飞石虽属个别， 但由于其飞行 方向无法预测， 往往会给爆区附近的人员、 建筑物及 设备等的安全带来严重威胁 ［， ］ 。硐室爆破个别飞 石产生的原因主要有测量不准确、 地质条件不清楚、 药包布置不合适、 爆破参数选择不当、 装药堵塞不按 设计要求施工、 人为操作失误等。下面分别针对上 述几种可能产生个别飞石的因素加以分析， 探讨在 硐室爆破中应采取的相应措施。 准确的工程测量是前提 准确的测量对于硐室爆破极其重要， 如果没有 准确的测量作为基础就谈不上硐室大爆破的成功。 万方数据 测量不准确主要包括地形测量不准确和药室位置及 其最小抵抗线量不准确。适合于进行硐室爆破的地 方往往条件比较差， 如交通不便， 山体陡峭， 地形复 杂等， 这都给地形测量带来很大的困难， 特别是一些 不易攀登的峭壁、 险段处更不易测量准确， 这就给硐 室爆破产生个别飞石提供了条件。硐室爆破的药室 测量不准确主要是由于硐室中的条件限制， 一般情 况下， 为了减少施工工作量， 硐室的断面都比较小， 场地的限制使测量工作进行起来很不方便， 影响了 测量结果的准确性； 硐室中照明条件差， 光线严重不 足， 影响了数据的观察， 易出现读数失误。特别是硐 室中比较潮湿， 硐室内外温差较大， 测量仪器进入硐 室往往在镜头上产生结雾而模糊不清， 无法进行正 确判读。再者， 硐室不是直线， 拐弯多， 测点不到几 米就布置一个， 相对误差大。因此， 稍有不慎就会产 生较大的测量误差。特别是硐室掘进中， 通风一般 都较差， 工作条件艰苦， 容易使测量人员疲劳和厌倦 而出现人为操作失误。测量结果不准确， 就无法进 行准确的设计计算， 从而引起个别飞石的产生。 为了取得准确可靠的测量结果， 测量人员必须 认真负责、 精益求精， 绝不可认为爆破前进行测量的 结果仅只使用很短的时间并且测量条件又很差而忽 视其准确度和精确度。爆破设计人员一定要对测量 结果进行检验， 以防产生错误的结果而导致飞石的 出现。为了取得准确可靠的测量结果， 在实际工作 中可以采用多次重复测量或多点抽检测量结果的方 法来验证测量结果的准确度和可靠度。笔者在几次 硐室爆破的实际工作中均发现了不同程度的测量误 差及错误， 因此应高度重视。例如， 在湖北某地的一 次大爆破中， 经过 次不同人员的测量， 其测量结果 误差较大， 同一最小抵抗线的最大误差竟达 “ ， 后 来使用更先进的红外测距仪进行第 次测量， 才取 得了准确的测量结果。做到了安全可靠一次起爆成 功， 没有出现个别飞石的危害。 详尽的地质勘察资料是基础 硐室爆破所爆破的对象都是坚硬的岩土， 被爆 物体的地质条件直接影响着爆破效果和爆破安全。 爆破是炸药对被爆客体的作用过程， 如果不了解被 爆介质的具体情况， 就无法做到知己知彼。地质条 件不清楚就无法针对岩体的具体情况进行准确的设 计， 容易在爆破时产生个别飞石。地质条件主要包 括地形、 岩性、 地层产状、 构造、 岩石矿物成分、 水文 地质条件等。地形条件的不同直接影响着药包参数 的选择和药包布置类型， 就可以减少个别飞石的产 生。地质构造中的断层、 褶皱、 解理、 裂隙、 破碎带、 软弱夹层等对爆破效果和安全影响很大， 特别是当 药包位于断层、 破碎带或软弱夹层附近时最容易产 生飞石。很多硐室爆破就是由于地质构造不清楚， 爆破时从软弱夹层处或岩石破碎带产生冲炮， 而出 现大量的飞石， 给环境安全带来严重后果。如某铁 路一大爆破工程点由于石灰岩中有一粘土夹层， 厚 ’ ’ ， 药室正好落在这一软弱夹层处， 爆破时 爆炸气体由夹层冲出， 形成一股强烈的空气冲击波 和大量的飞石冲击到河对岸， 造成毁坏民房数十间 的事故 ［“］ 。岩性的变化直接影响着爆破参数， 特别 是在一些岩石性质变化较大的岩体进行大爆破时， 如果不能根据岩性的变化来选择爆破参数， 极易造 成飞石事故。笔者在湖北郧西进行一次大爆破中， 岩体为白云质大理岩， 经试验其干态抗压强度在 * ,-. 之间； 其湿态抗压强度在 “ * ,-. 之 间 （表 *） 。可见其岩性变化是相当大的， 在选择爆 破参数时针对其特性进行区别对待， 保证了爆破的 安全。 表 白云质大理岩物理力学性质试验结果 岩样编号/0/0/0/0“ 平均值 抗压强度干*’“*“’“ *1’ *2’ *’2 3,-.湿’“’*“’ *1’21’ 岩石密度’’’“’’“ 在进行硐室爆破前应取得详尽的地形勘测资 料， 由工程测量人员对爆区进行详细的地形测量， 绘 制出准确的合乎比例要求的地形图， 一般为 *4“。 在地形变化特别大的地质构造复杂的地方应加大测 量的比例尺， 以免造成失真。在施工期间应由专职 测量人员对导硐药室的开挖进行控制， 并对最后施 工结果进行认真仔细的复测核实， 绘制出药室各方 向的 *4“ 或 *4 剖面图， 确定出施工后最小抵 抗线的大小和方向。同时还应测绘出爆区周围 *4 地形图， 以供划定个别飞石的作用范围和警戒 区。由地质工作人员对爆区进行详细的地质勘察工 作， 提供完整可靠的地质勘察资料。对爆区的岩性、 地质构造、 地层产状、 水文条件等进行分析和描述， 并测定岩石的抗压强度、 抗拉强度、 密度、 吸水率、 波 阻抗等参数。同时在导硐药室开挖期间， 进行详细 的地质观测和描述， 并认真做好地质编录工作， 以弥 补地表地质工作的不足。在有条件时或特殊需要时 应进行地震勘测和地质雷达测量， 以了解岩体内部 情况， 追踪断层、 破碎带或软弱夹层的延伸发育情 况， 探明是否存在溶洞等岩体内部缺陷， 以防最小抵 抗线的改变而产生飞石造成危害。特别是现阶段有 关地质条件对爆破的影响， 仅为定性描述， 最多只能 *爆破 年 * 月 万方数据 算一部分为半定量。今后应大力开展爆破地质定量 化的研究工作， 研究地质条件定量化和对爆破影响 的定量化问题。 合理选择爆破参数是关键 合理选择爆破参数对保证爆破成功和爆破安全 至关重要， 是防止产生个别飞石的关键。爆破飞石 的产生和控制主要体现在药包布置和爆破参数的选 择上， 因为硐室大爆破的起爆药量大， 影响范围广， 不可能采用覆盖防护和拦挡性防护飞石的措施， 充 其量只能对特别重要的设施进行一点保护性防护而 已。如果药包布置不合理， 错误地选择爆破参数将 会造成不堪设想的后果。在设计时应充分利用地形 地质条件合理布置药包， 充分利用炸药的爆炸能量。 在布置药包时应尽量避开断层及弱面， 消除不良地 质条件的影响。尽量将药包各方向的抵抗线调整到 最佳， 避免抵抗线相差过大。当药室为条形药包时， 应使其抵抗线变化不超过 “ ， 适当加大空腔比， 以控制产生过远的个别飞石。在硐室爆破中容易产 生个别飞石的部位往往是在靠近地表或山头的地形 变化较大的部位、 地质条件复杂易出现薄弱带的部 位、 抵抗线最小的部位。在这些易出现飞石的部位， 选择爆破参数 ， “ 值时， 应在保证爆破效果的前提 下， 考虑其对个别飞石距离的影响， 适当减小或者干 脆采用松动爆破， 以缩小个别飞石的危害范围。选 择爆破参数应根据地质勘测资料， 岩石抗压、 抗拉强 度实测数据及导硐药室开挖揭露的岩性与地质构 造、 国内外成功实例的资料、 实地漏斗实验和试炮的 结果确定。 安全可靠的起爆网路是保证 起爆网路的选取对个别飞石的影响也很大， 起 爆顺序和起爆时差的选取都会直接影响个别飞石的 产生。特别是起爆时差的选择， 不但要考虑爆破地 震的影响， 同时也要考虑对飞石的影响。当起爆顺 序和时差不合理而出现跳段现象时， 将会产生大量 飞石。在选择起爆网路时， 应该采用多套起爆系统， 以保证其可靠性， 防止产生拒爆现象 ［］ 。当先爆部 分出现拒爆时， 将会使后爆部分的抵抗线改变而产 生飞石。在选择雷管的段别时应充分考虑到其延时 精度以防产生跳段。 精心地装药、 堵塞操作是保障 硐室爆破由于施工时间短、 工期紧， 在装药工作 中， 一定要严格按照设计的装药量进行。特别是使 用现场加工的铵油炸药时应该加强计量， 否则就无 法准确控制装药量， 将直接影响爆破效果和造成飞 石的产生。堵塞质量对飞石的影响不可忽视， 分析 大爆破高速摄影记录表明， 实际土石最大抛速不超 过 ’ *， 冲炮时则达 ’’ * 或更高， 因此把好堵 塞质量关， 防止产生冲炮， 将会减小飞石的危害效 应。特别是在遇到软弱夹层、 破碎带、 断层等地段， 除适当降低炸药单耗外， 还应该进行堵塞。在施工 中应重点检查堵塞质量， 防止出现堵塞不严或留空 不堵的现象， 以免产生导硐口的冲炮， 降低爆破效果 和出现大量飞石而造成危害。 严格的施工管理是根本 人为操作失误在硐室爆破中是绝对不允许的， 一定要加强管理， 精心施工， 严格按照 大爆破安全 规程 进行， 采取一个施工一人监督的办法防止操作 失误。由于大爆破时施工人员多， 如果管理不严， 就 会出现人为操作失误， 特别是在堵塞过程中一定要 严格控制， 不能偷工减料； 在装药过程中要有专人清 点计量， 严格按照设计方案执行， 不能多装或少装。 撤离时一定要撤到安全地点， 避免不必要的伤害产 生。 ,应用实例 在湖北郧西陡岭子水利枢纽工程中， 采用硐室 大爆破法一次性进行 ’ 多万方的级配石料开采， 装 药量达 - .， 最大 “ 值达 /0， 最大 值达 0 ， 共有 层 个药室 ［,］ 。由于采取了上述的安全措 施， 在 111 年 月 日， 一次起爆成功， 所有飞石 均被控制在 0’’ 的范围内， 爆破飞石未产生任何 危害。 参考文献 ［］ 许永胜/硐室大爆破安全对策刍议 ［2］ /地质勘探安全， 11， 0 （） 1 3 0/ ［0］ 许永胜/试论硐室大爆破的即时灾害和远期灾害 ［2］ / 中国地质灾害与防治学报， 11,， - （） 0 3 0/ ［］ 庆乃俊/控制爆破飞石的实践 ［2］ /金属矿山， 11，（） 3 / ［］ 中国力学学会工程爆破专业委员会/爆破工程 ［4］ /北 京 冶金工业出版社， 110/ ［］ 露天大爆破编写组/露天大爆破 ［4］ / 北京 冶金工业 出版社， 1,1/ ［］ 许永胜/硐室大爆破导爆索导爆雷管非电起爆网路初 探 ［2］ /东北大学学报， 11， （’） 3 -/ ［,］ 李红杰/采用硐室爆破开采面板堆石坝级配料 ［2］ /探 矿工程， 11-，（0） 3 / ’第 0’ 卷第 期万希岭等控制硐室爆破飞石安全问题措施探讨 万方数据